之前我們提到了伺服反饋協(xié)議數(shù)字化和單電纜的發(fā)展趨勢(shì)，并且目前市面上已經(jīng)有多種開放的單電纜伺服反饋解決方案供大家選擇了。

 

 

本期，我們就先來(lái)簡(jiǎn)單了解下其中一種單電纜數(shù)字式伺服反饋協(xié)議：

HIPERFACE DSL。

 

什么是 HIPERFACE DSL？

HIPERFACE DSL 是一種數(shù)字式電機(jī)反饋協(xié)議，通過(guò)這種技術(shù)反饋電機(jī)信號(hào)僅需使用兩根導(dǎo)線，并且可以將他們與電機(jī)動(dòng)力線路集成到一根電纜中。

 

它具備以下功能和技術(shù)特點(diǎn)：

高度動(dòng)態(tài)和高分辨率的位置控制

安全運(yùn)動(dòng)控制

狀態(tài)監(jiān)測(cè)

有助于提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的緊湊性和集成度

 

 

 

有哪些廠家能夠提供 HIPERFACE DSL 的驅(qū)動(dòng)/電機(jī)系統(tǒng)？

HIPERFACE DSL 數(shù)字式伺服反饋協(xié)議由 SICK 于 2011 年推出的；基于 HIPERFACEDSL 技術(shù)，傳感器產(chǎn)品廠商能夠?yàn)轵?qū)動(dòng)和電機(jī)產(chǎn)品提供相應(yīng)的接口模塊和編碼器反饋。 

 

 

目前，許多驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)廠商也已經(jīng)在其伺服產(chǎn)品中使用了 HIPERFACE DSL 技術(shù)；不少編碼器廠家也推出了基于 HIPERFACE DSL 協(xié)議的產(chǎn)品和解決方案；同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，也有不少芯片廠商（如：TI、瑞薩）為他們提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

 

 

由于 HIPERFACE DSL 去年已經(jīng)向市場(chǎng)用戶全面開放了這項(xiàng)技術(shù)，因此，目測(cè)未來(lái)應(yīng)該會(huì)有更多的產(chǎn)品廠商加入到此項(xiàng)技術(shù)陣營(yíng)中來(lái)。

 

與 HIPERFACE 有什么不同？

數(shù)?；旌系?HIPERFACE 接口為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的是模擬量正弦和余弦信號(hào)的過(guò)程數(shù)據(jù)；而 HIPERFACE DSL 直接輸出反饋位置。 

 

 

因此，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，無(wú)需進(jìn)行反饋位置計(jì)算，并省去了 A / D轉(zhuǎn)換。 此外，借助數(shù)字式的數(shù)據(jù)通訊還能夠幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)狀態(tài)的監(jiān)控/診斷。

 

HIPERFACE DSL 是否需要使用特殊的專用電纜？

 

 

不需要。

 

只須使用標(biāo)準(zhǔn)的（4 + 2 + 2 ）伺服電機(jī)電源電纜即可。 4 芯電機(jī)動(dòng)力，2 芯抱閘，2 芯 HIPERFACE DSL 反饋線，電機(jī)繞組溫度等傳感器傳感器信號(hào)也可以通過(guò) DSL 傳輸。 

 

電機(jī)側(cè)插頭連接是否有任何要求？

可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 Intercontec M23 或 M17 插頭。 將 DSL 線與電源線（引腳分配）對(duì)稱放置，并使用一段短的非屏蔽引腳。

 

 

驅(qū)動(dòng)側(cè)的 HIPERFACE DSL 集成如何實(shí)施？

須將 HIPERFACE DSL 主站集成到驅(qū)動(dòng)器控制器的 FPGA 中。 SICK 提供與變頻器應(yīng)用程序?qū)拥?IP-Core（VHDL代碼）。 兩者（ HIPERFACE DSL 和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用）可以存儲(chǔ)在一個(gè) FPGA 芯片中。

 

 

是否需要支付許可費(fèi)？

HIPERFACE DSL 主站開發(fā)授權(quán)費(fèi)用，每次約 800 歐元，可以根據(jù)需要多次使用，并可以免費(fèi)更新。

 

 

HIPERFACE DSL 的 IP-Core 是做什么的？

 

它會(huì)與控制脈沖自動(dòng)同步。 IP-Core 用于編碼和解碼與 DSL 編碼器之間的通信，與控制器脈沖同步地存儲(chǔ)反饋測(cè)量值，如：位置和速度，以及溫度、參數(shù)、狀態(tài)信息...等。

 

 

HIPERFACE DSL 的可以達(dá)到怎樣的時(shí)間周期？

HIPERFACE DSL 的時(shí)間周期（SYNC）是可以選擇的。 

 

 

該協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)包與選定控制器脈沖的自動(dòng)同步。 位置更新最短周期為是 12.1 μs，超過(guò)此值無(wú)級(jí)可調(diào)。

 

 

HIPERFACE DSL 和 HIPERFACE 編碼器之間的價(jià)格差異是多少？

基于相同的訂貨數(shù)量，規(guī)格相當(dāng)?shù)木幋a器，HIPERFACE DSL 的價(jià)格約比 HIPERFACE 高 20％。

 

可以達(dá)到怎樣的安全等級(jí)（SIL 安全完整性/Pl 性能等級(jí)）？

如果遵守 HIPERFACE DSL 安全手冊(cè)（文檔8017596）中列出的所有規(guī)范，安全相關(guān)功能將適用于：

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL2 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl d

或者

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL3 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl e

具體的分類則取決于所使用的電機(jī)反饋系統(tǒng)。

 

 

安全功能的錯(cuò)誤響應(yīng)速度是多少？

從編碼器到信號(hào)到應(yīng)用端的安全功能響應(yīng)時(shí)間 200μs。

 

定義 PFH 值（每小時(shí)失效次數(shù) Probability of Failure per Hour）的基礎(chǔ)條件是什么？

在 60°C 以下 / 電纜上的錯(cuò)誤率為 1：100。

 

若要達(dá)到預(yù)期的 SIL/PI 等級(jí)，對(duì)機(jī)械接口會(huì)有怎樣的規(guī)定？

必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行安裝、使用等操作，并確保由有資格的工作人員完成。具體要求須參照 HIPERFACE DSL 的安全操作手冊(cè)。

 

對(duì)于 PELV 系統(tǒng)有沒(méi)有限制？

沒(méi)有。

 

有哪些過(guò)壓/欠壓限制需要注意？

額定電壓低于 6.8V 和超過(guò)12.2V 時(shí)都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，且不會(huì)主動(dòng)關(guān)閉。

 

 

位置反饋的分辨率有多高？

位置值的分辨率取決于具體產(chǎn)品，請(qǐng)參閱相關(guān)伺服電機(jī)反饋的產(chǎn)品信息，如 SICK 的：

EKS/EKM36 可達(dá) 20 位/圈，以及 12  圈多圈

EFS/EFM50 可達(dá) 23 位/圈，以及12 圈多圈

 

安全反饋的分辨率是多少？

安全位置值（第 2 通道）的分辨率取決于產(chǎn)品。 須參照相關(guān)的產(chǎn)品信息。

例如：EKS / EKM36 為 9 位

 

位置反饋值的延遲時(shí)間有多長(zhǎng)？

100m 電纜的延遲時(shí)間為 10.5μs。

 

位置值的時(shí)間軸抖動(dòng)有多大？

時(shí)間軸抖動(dòng) <100 ns ..

 

 

需要進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間補(bǔ)償嗎？

不需要。IP-Core 會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)間。

 

線性度（積分+微分）如何？

線性度取決于產(chǎn)品，可以參照相應(yīng)的電機(jī)反饋系統(tǒng)的產(chǎn)品信息。

例如：EKS / EKM36 +/- 100"（角秒）

 

速度分辨率有多高？

取決于所選電機(jī)反饋的控制器脈沖。 

對(duì)于 20 位分辨率的 EKx36 和 15μs 的最小控制器脈沖，計(jì)算方法：

360°/ 20bit / 15μs = 22.8°/ s

1LSB = 22.88° / 秒或 3.8 rpm

 

是否有一個(gè)安全速度？

沒(méi)有。傳輸?shù)闹挥形恢弥怠?只能通過(guò)計(jì)算得出安全速度。

 

編碼器的最大可測(cè)量速度？

電機(jī)反饋系統(tǒng)的最大可測(cè)量轉(zhuǎn)速為：?jiǎn)稳?12,000rpm，多圈 9,000rpm。

 

如何讀取繞組溫度傳感器？

測(cè)溫電阻傳感器是數(shù)字式的，通過(guò) DSL 輸出。 阻值存儲(chǔ)在 IP-Core 中。 因此，溫度可以通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)索引讀取。詳見(jiàn)產(chǎn)品手冊(cè)。

 

IP-Core 有哪些版本？

IP-Core 分為標(biāo)準(zhǔn)版本（非安全版本）、Altera、Xilinx FPGA 的安全版本。 從安全角度來(lái)看，IP Core 是一個(gè)“黑色通道”。 因此，所有 IP-Core 計(jì)算值都必須被視為“不安全”。 對(duì)于 Altera 來(lái)說(shuō)，可以使用加密的 VHDL 文件。 對(duì)于 Xilinx 來(lái)說(shuō)，則是 NGC-Core。

 

DSL 的 IP-Core 需要占用多少空間？

以 IP Core V1.06 為例：

 

 

用戶可以修改 IP-Core 嗎？

只有接口塊已打開才可以修改。

 

是否有用于測(cè)試 IP-Core 的工具（測(cè)試單元，測(cè)試軟件）？

PGT-11-S（主機(jī)編號(hào)1057324）可用作從戰(zhàn)模式下的編碼器。

 

DSL 的 IP-Core 能否被實(shí)例化多次？

可以，但每個(gè)電機(jī)反饋系統(tǒng)只有一個(gè) IP-Core。

 

是否有 VHDL 的測(cè)試工作臺(tái)？

沒(méi)有。

 

IP-Core 與哪個(gè)頻率同步？

頻率為 75MHz，最大抖動(dòng)為100ppm。

 

對(duì)于 IP-Core 的實(shí)施有什么特別的限制？

有，必須遵守 13ns 脈沖（75MHz）的時(shí)序約束。

 

是否有制造商特定的 IP-Core 模塊（例如 Microblaze 或 Nios）？

沒(méi)有

 

是否有關(guān)于 DSL 輸入電路組件的建議？

 

 

更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參照 HIPERFACE DSL 的用戶手冊(cè)。